Contoh Soal Fisika Elastisitas beserta Jawabannya

1. Sebuah besi memiliki luas permukaan 0,2 m² dan panjang awal 0,5 m. Jika besi bertambah panjang 0,1 m ketika diberi gaya sebesar 50 N. Berapakah Modulus Elastisitas besi tersebut!

Dik          : A = 0,2 m²

                  F = 50 N

                  L_o = 0,5 m

                  Δx = 0,1 m

Dit          : E?

Jawab:

E = (F x L_o) : (A x Δx)

   = 50x0,5 : 0,2x0,1

   = 25 : 0,02

   = 1250 N/m²

2. Sebuah pegas yang panjangnya 20 cm bertambah panjang 4 cm saat ditarik oleh gaya 5 N. Berapa panjang pegas jika ditarik oleh gaya 10 N.

Dik          : L_o = 20 cm

                 Δx₁ = 4 cm = 0,04 m

                 F₁ = 5 N

                F₂ = 10 N

Dit          : Panjang pegas!

Jawab :                  

K₁ = K₂

F₁/Δx₁ = F₂/Δx₂

5/0,04 = 10/Δx₂

Δx₂ = 0,4/5

        = 0,08 m

        = 8 cm

X = L_o + Δx₂

    = 20 + 8

    = 28 cm

3. Suatu batang besi dengan panjang 40 cm dan luas permukaan 0,04 m² ditarik dengan gaya 100 N. Bila modulus elastis baja 20.000 N/m², hitunglah stress dan strain!

Dik          : F = 100 N

                  A = 0,04 m²

                  E = 20.000 N/m²

Dit          : Strain dan Stress!

Jawab:

Stress    = F/A

                = 100/0,04

                =  2500 N/m

Strain    = Stress/E

                = 2500/20.000

                = 0,125
4.Untuk meregangkan 2 cm diperlukan energi potensial 0,4 Joule. Untuk meregangkan pegas itu sebesar sebesar 4 cm diperlukan gaya sebesar....

Dik          : Δx = 4 cm = 0,04 m

                  Ep = 0,4 Joule

Dit          : F?

Jawab:

Ep = ½ F Δx

0,4 = ½ F 0,04

F = 0,8/0,04

   = 20 N

5. Diketahui dua buah pegas dengan konstanta masing – masing 100 N/m dan 200 N/m. Berapakah beban(gaya) yang diperlukan untuk pertambahan panjang 3 cm?

Dik          : K₁ = 100 N/m

                  K₂ = 200 N/m

                  Δx = 3 cm = 0,03 m

Dit          : F?

Jawab:

1/K_p = 1/K₁ + 1/K₂

= 1/100 + 1/200

1/K_p = 3/200

K_p = 200/3 N/m

F = k . Δx

   = 200/3 . 0,03

   = 2 N
6.Berapakah besar modulus young yang dimiliki oleh besi dengan luas permukaan 0,1 m² dan panjang mula – mula 100 cm jika ditarik oleh gaya sebesar 10 N dan mengakibatkan pertambahan panjang 25 cm?

Dit          : F = 10 N

                  L₀ = 100 cm = 1 m

                  ΔL = 25 cm = 0,25 m

                  A = 0,1 m²

Dit          : E?

Jawab:

E = (FxL₀) : (ΔLxA)

E = (10 . 1) : (0,1 . 0,25)

   =10 : 0,025

    = 400 N
7. Diketahui energi potensial sebuah pegas 20 J. Tentukan pertambahan panjang jika Energi Pegas tersebut dihasilkan oleh gaya sebesar 10 N!

Dik          : F = 10 N

                  Ep = 20 J

Dit          : Δx?

Jawab:

Ep = ½ F . Δx

20 = ½ 10 Δx

Δx = 20 : 5

      = 4 m
8.Diketahui sebuah benda elastis memiliki panjang 20 cm kemudian bertambah panjang menjadi  25 cm. Tentukan regangannya!

Dik          : L₀ = 20 cm = 0,2 m

                 ΔL = 25 – 20 = 5 cm = 0,05 m

Dit          : Regangan?

Jawab:

Regangan = ΔL/L₀

                     = 0,05/0,2

                     = ¼
9. Perhatikan tabel hasil pada pegas berikut!

NO	F (N)	Δx (m)
1.	20	0,04
2.	30	0,06
3.	40	0,08

F menyatakan berat beban dan Δx menyatakan pertambahan panjang pegas. Usaha untuk memperpanjang pegas sejauh 0,06 m adalah....

Dik          : F₂ = 30

                  Δx₂ = 0,06 m

Dit          : Ep₂

Jawab:

Ep₂ = ½ F.Δx

       = ½ . 30 . 0,06

       = 15 . 0,06

       = 0,9 Joule

10. Berapakah tegangan yang dimiliki oleh pegas yang memiliki luas permukaan 0,4 m² jika ditarik dengan gaya sebesar 40 N?

Dik          : F = 40 N

                  A = 0,4 m²

Dit          : Tegangan?

Jawab:

Tegangan = F/A

                     = 40/0,4

                     = 100 N/m²
11. Diketahui sebuah benda elastis memiliki tegangan sebesar 50 N/m² dan regangannya 10. Berapakah besar Modulus Elastis nya?

Dik          : Tegangan = 50 N/m²

                  Regangan = 10

Dit          : E?

Jawab:

E = Tegangan / Regangan

  = 50/10

  = 5 N/m²
12. Diketahui gaya yang bekerja pada pegas adalah 5 N. Gaya ini menghasilkan pertambahan panjang 0,1 m. Berapakah tetapan gaya nya?

Dik          : F = 5 N

                  Δx = 0,1

Dit          : k?

Jawab:

F = k . Δx

5 = k . 0,1

K = 5/0,1

   = 50 N/m
13. Sebuah pegas dengan konstanta 100 N/m dipotong menjadi 4 bagian sama panjang. Kemudian keempat pegas tersebut disusun paralel. Konstanta pegas sistem baru yang terbentuk adalah...

Dik          : k₁ = k₂ = k₃ = k₄ = 100 N/m

                 Disusun paralel

Dit          : Kp?

Jawab:

Kp = k₁ + k₂ + k₃ + k₄

      = 100 + 100 + 100 + 100

      = 400 N/m
14. Sebuah pegas memiliki konstanta pegas sebesar 200 N/m. Jika pegas bertambah panjang 5 cm berapakah gaya yang diperlukan?

Dik          : k = 200 N/m

                  Δx = 5 cm = 0,05 m

Dit          : F ?

Jawab:

F = k . Δx

   = 200 . 0,05

    =10 N